水泥原料用高爐水淬爐渣及其篩選方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及面向年平均氣溫為22°c以上的高溫地域的水泥原料用高爐水淬爐渣 (granulatedblastfurnaceslagforcementrawmaterial)及其篩選方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高爐水淬爐渣是鋼鐵制造過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物（by-product)，以Ca0、Al203、Mg0、 Si02S主成分，作為水泥原料而廣泛使用。將高爐水淬爐渣粉碎而得的高爐水淬爐渣微 粉末（groundgranulatedblastfurnaceslag)也可作為普通波特蘭水泥（ordinary Portlandcement)的混和材料（mixturematerial)使用，尤其是作為高爐水泥（Portland blastfurnacecement)的原料的需求度高。這里，高爐水泥是混合了普通波特蘭水泥和 高爐水淬爐渣微粉末而成的混合水泥（blendedcement)的一種，在日本國(guó)內(nèi)，高爐水淬爐 渣微粉末的含量一般為40質(zhì)量％左右。本說明書中，也包括高爐水淬爐渣微粉末的含量為 20質(zhì)量％的情況等混合比率的范圍廣泛的情況，將它們?nèi)糠Q為高爐水泥、普通波特蘭水 泥與高爐水淬爐渣微粉末的混合水泥、或簡(jiǎn)稱為高爐水淬爐渣微粉末的混合水泥。
[0003] 水泥利用水合反應(yīng)（hydrationreaction)生成水合生成物（hydrationproduct) 而強(qiáng)度提高，但若水合反應(yīng)過快，則存在混凝土等水泥固化體（cementhardenedbody) 發(fā)生裂紋的問題。這是因?yàn)?，若水合反?yīng)過快，則由水合反應(yīng)引起的單位時(shí)間的發(fā)熱量 (exothermamount)變大而混凝土內(nèi)部的溫度上升。尤其是體積大的混凝土中，由于每單位 體積的放熱面積（heatdissipationarea)小，因此混凝土內(nèi)部的溫度上升變得過大，混凝 土的裂紋變得顯著。
[0004] 因此，大型混凝土結(jié)構(gòu)物中廣泛使用高爐水泥而不是普通波特蘭水泥。高爐水泥 是將微粉碎的高爐水淬爐渣與波特蘭水泥混合而制造的水泥。高爐水泥大量含有具有由 于堿刺激（alkalinestimulation)而顯現(xiàn)水硬性（hydraulicity)的潛在水硬性（latent hydraulicity)的高爐水淬爐渣微粉末，因此與普通波特蘭水泥相比，水合反應(yīng)慢，發(fā)熱量 少。即，高爐水泥與普通波特蘭水泥相比，強(qiáng)度的顯現(xiàn)緩慢，在材齡（materialage)為3 天~7天的初期，與普通波特蘭水泥相比強(qiáng)度低。此外，材齡為7天的活性度為60~80% 左右，每單位時(shí)間的發(fā)熱量小。進(jìn)而，也有材齡為28天的強(qiáng)度與普通波特蘭水泥幾乎同等、 高爐水泥的長(zhǎng)期強(qiáng)度超過普通波特蘭水泥的情況。因此，通過利用高爐水泥，可以有效地抑 制大型混凝土結(jié)構(gòu)物的裂紋。這里，高爐水泥的活性度是指將使用了與高爐水泥的情況相 同的質(zhì)量比率的普通波特蘭水泥的砂漿試樣的壓縮強(qiáng)度作為基準(zhǔn)，將使用了高爐水泥的砂 漿試樣的壓縮強(qiáng)度進(jìn)行指標(biāo)化而得的活性度。
[0005] 高爐水淬爐渣的水合特性、強(qiáng)度顯現(xiàn)特性大多受到其化學(xué)組成的影響。因此，以 往在日本國(guó)內(nèi)，供給至水泥原料的高爐水淬爐渣在水泥的品質(zhì)管理方面，其堿度必須為某 恒定值以上，適于水泥的高爐水淬爐渣的篩選以日本工業(yè)規(guī)格（JIS)中定義的爐渣的堿度 [(Ca0+Al203+Mg0)/Si02](以下簡(jiǎn)稱為"堿度"或"JIS堿度"）為指標(biāo)而進(jìn)行。這里，CaO、 Al203、Mg0、5102是高爐水淬爐渣中的各氧化物的含量（質(zhì)量％ )。
[0006] 例如，專利文獻(xiàn)1中提出了將以水淬爐渣制造設(shè)備（watergranulation equipment)制造中的高爐水淬爐渣取樣，對(duì)CaO、A1203、MgO、Si02進(jìn)行定量分析，基于堿度 等決定高爐水淬爐渣的品質(zhì)等級(jí)的技術(shù)。此外，專利文獻(xiàn)2中提出了將作為低發(fā)熱爐渣水 泥的原料使用的高爐爐渣粉末（高爐水淬爐渣與以高爐爐渣為起始原料的巖棉或巖棉廢 棄渣滓的混合體）的堿度調(diào)整為1. 4~1. 8的技術(shù)。
[0007] 另一方面，作為評(píng)價(jià)作為高爐水泥原料的高爐水淬爐渣的品質(zhì)的指標(biāo)，可使用活 性度指數(shù)，高爐水淬爐渣的水合特性、強(qiáng)度顯現(xiàn)特性可以通過活性度指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)?；?性度指數(shù)是指通過砂漿試驗(yàn)分別測(cè)定高爐水泥的強(qiáng)度A(N/mm2)和普通波特蘭水泥的強(qiáng) 度B(N/mm2)，且基于該測(cè)定值通過下式算出的指數(shù)，上述高爐水泥是將以規(guī)定的比表面積 (specificsurfacearea)將高爐水淬爐渣粉碎而得的高爐水淬爐渣微粉末與普通波特蘭 水泥以1 :1(50% :50% (質(zhì)量％比））配合（混合）而得的。
[0008]活性度指數(shù)（％ ) =(A/B)X100
[0009] 這里，高爐水泥的強(qiáng)度和普通波特蘭水泥的強(qiáng)度是指如JISA6206所規(guī)定的那 樣，將以規(guī)定的比率（水泥：細(xì)粒料：水=450g:1350g:225g)混煉（mix)各水泥、細(xì)粒料 (fineaggregate)與水而成的砂楽;成型為規(guī)定的形狀后，進(jìn)行規(guī)定的熟化（cure)而得的 試樣中的壓縮強(qiáng)度（compressivestrength)。以下，提及"水泥的強(qiáng)度"時(shí)為同樣的含義， 對(duì)于未記載的試驗(yàn)條件，按照J(rèn)ISA6206所規(guī)定的高爐爐渣微粉末的砂漿的活性度指數(shù)的 試驗(yàn)方法。
[0010] 用于測(cè)定活性度指數(shù)的日本的試驗(yàn)是如JISA6206所規(guī)定的那樣，水泥的混煉和 熟化這兩者均在20°C的溫度條件下實(shí)施。此外，高爐水泥、普通波特蘭水泥的強(qiáng)度試驗(yàn)也同 樣在20°C下進(jìn)行混煉和熟化后，測(cè)定彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度。另外，從抑制大型混凝土結(jié)構(gòu)物 的裂紋的觀點(diǎn)出發(fā)，通常優(yōu)選將高爐水泥的材齡3~7天的活性度設(shè)為60~80%左右，將 材齡28天的活性度設(shè)為90~110 %左右。
[0011] 這里，活性度指數(shù)與高爐水淬爐渣的堿度關(guān)系密切，高爐水淬爐渣的堿度越高，活 性度指數(shù)也越高。因此，以往以堿度為指標(biāo)篩選高爐水泥原料用高爐水淬爐渣時(shí)，在事前求 出堿度與活性度指數(shù)的相關(guān)關(guān)系，設(shè)定成為指標(biāo)的堿度的數(shù)值范圍。
[0012] 具體而言，首先，對(duì)具有各種化學(xué)組成的高爐水淬爐渣測(cè)定粉碎成規(guī)定的比表面 積的高爐水淬爐渣微粉末的活性度指數(shù)，求出高爐水淬爐渣的堿度與活性度指數(shù)的相關(guān)關(guān) 系。接著，基于上述相關(guān)關(guān)系決定成為用于得到所需的活性度指數(shù)的高爐水淬爐渣，即適于 高爐水泥的原料的高爐水淬爐渣的堿度的規(guī)格的數(shù)值范圍。然后，篩選出滿足如此決定的 堿度的規(guī)格的高爐水淬爐渣作為適于高爐水泥的高爐水淬爐渣。
[0013] 另一方面，專利文獻(xiàn)3中提出了使用與上述堿度不同的指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)高爐爐渣 的品質(zhì)的技術(shù)。該技術(shù)是基于高爐爐渣中的MnO和Ti02對(duì)活性度指數(shù)影響顯著這樣 的發(fā)現(xiàn)，使用在以往的堿度的基礎(chǔ)上考慮MnO、Ti02的含量的指標(biāo)（(Ca0+Al203+Mg0)/ Si02-0. 13XTi02-1.0XMn0)來(lái)評(píng)價(jià)高爐爐渣的品質(zhì)。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)
[0016] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平8-81243號(hào)公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平10-87352號(hào)公報(bào)
[0018] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2008-291301號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 這里，也如專利文獻(xiàn)2中記載的那樣，在活用作為高爐水泥的優(yōu)點(diǎn)的低發(fā)熱性的 方面，優(yōu)選使用水合反應(yīng)速度和水合發(fā)熱速度（hydrationexothermicrate)低的高爐水 淬爐渣作為原料。
[0020] 然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)法篩選面向氣溫比日本高的高溫地域的水泥原料的高 爐水淬爐渣。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，雖然可得到在日本國(guó)內(nèi)示出所需的特性（強(qiáng)度特性、低 發(fā)熱性）的高爐水泥，但在屬于比日本氣溫高的高溫地域的國(guó)家，未必能得到示出所需的 特性的尚爐水泥。
[0021] 本發(fā)明有利地解決上述現(xiàn)有技術(shù)所具有的問題，其目的是提供一種面向比日本高 溫的地域的水泥原料用高爐水淬爐渣及其篩選方法。具體而言，其目的是提供一種水合反 應(yīng)速度和水合發(fā)熱速度低的高爐水淬爐渣及其篩選方法，上述高爐水淬爐渣是適于在年平 均氣溫為22°C以上的高溫地域使用的水泥原料用高爐水淬爐渣，可得到初期強(qiáng)度的增加速 度不快于普通波特蘭水泥的高爐水泥，即普通波特蘭水泥與高爐水淬爐渣微粉末的混合水 泥。
[0022] 本發(fā)明的發(fā)明人等首先對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法篩選適于面向年平均氣溫為22°C以上 的高溫地域的水泥原料的高爐水淬爐